EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS EN LA ESCUELA PRIMARIA: UNA INTERVENCION EN

EL AULA PARA LA ENSEÑANZA DE ESTRATEGIAS DE PENSAMIENTO CIENTIFICO.

Di Mauro, María Florencia

Departamento de Educación Científica, FCEy N, UNMdP

mfdm82@gmail.com

Resumen

Uno de los problemas que enfrenta la enseñanza de la ciencia es el abismo entre las situaciones

de enseñanza y aprendizaje y el modo en el que se construye conocimiento científico. Por lo que una de

las propuestas para hacer frente a este problema se refleja en el modelo didáctico conocido como modelo

por indagación que propone la utilización de una metodología de enseñanza que refleje algunos aspectos

claves de la naturaleza de la ciencia, guiando a sus alumnos en la indagación sistemática del mundo

natural. En este contexto, este trabajo tiene como finalidad presentar las primeras etapas de una

investigación que analiza los resultados de la implementación de una propuesta didáctica que tiene por

objetivo el desarrollo de estrategias de pensamiento científico vinculadas al diseño de experimentos e

interpretación de resultados. El proyecto se realiza con alumnos de segundo ciclo de una escuela

primaria de Mar del Plata, que participan en el diseño de experimentos para responder a una serie de

preguntas investigables dadas por el docente a lo largo de ocho semanas de trabajo. Los datos se

recolectan y se analizan mediante metodología mixta que combina aspectos cualitativos y cuantitativos.

Algunos resultados preliminares de la etapa piloto muestran que este tipo de abordaje favoreció que los

alumnos comenzaran a desarrollar estrategias propias para el diseño de experimentos válidos y el

análisis de datos.

Palabras claves: indagación guiada; habilidades científicas; escuela primaria

Encuadre teórico

En los últimos años se ha planteado la educación en ciencias como un elemento esencial de la

cultura de nuestro tiempo (Gil Pérez et al, 2005:15). En 2009, el Segundo Estudio Regional

Comparativo y Explicativo (SERCE) de UNESCO en Latinoamérica señala como objetivos primordiales

de la educación en nuestra región, una educación científica que permita que el ciudadano logre una

amplia comprensión de las principales ideas científicas, familiarizado con los métodos por los cuales la

ciencia construye teorías a partir de evidencias, que aprecie el valor de la ciencia y su contribución a la

cultura, que sea capaz de comprometerse crítica e informadamente con asuntos y argumentos que

involucran conocimientos científicos, así como de reconocer las implicaciones éticas y morales de la

toma de decisiones en temas científico-tecnológicos. De esta forma, la alfabetización científica se ha

convertido en un objetivo estratégico para muchos países, en tanto implica que todos los ciudadanos

puedan estar en condiciones de interesarse e indagar sobre distintos aspectos del mundo natural y social

(Declaración de Budapest, 1999).

La necesidad de una formación en ciencias gradual y progresiva justifica la importancia de

fortalecer la educación científica desde la escuela primaria (Fumagalli, 1993:13). Diversos autores

reconocen que las primeras experiencias educativas en ciencias naturales son claves para la construcción

posterior de estos conocimientos y que mucho del éxito o fracaso de su aprendizaje futuro dependerá de

los primeros años de formación (Furman y Podestá, 2009:23; Osborne et al, 2003:1049).

Investigaciones recientes en desarrollo cognitivo plantean que los niños desde muy pequeños aprenden

desplegando habilidades precursoras de pensamiento científico como por ejemplo testear hipótesis

versus datos empíricos, hacer inferencias causales, entre otros (Gopnik, 2012:1623). Klahr, Zimmerman

y Jirout (2011:971) proponen que en la escuela primaria se generen intervenciones capaces de favorecer

el pasaje de estas habilidades de aprendizaje hacia hábitos de pensamiento más formales y de potenciar

el interés por el conocimiento en ciencias que resulta espontáneo en los niños pequeños. Por lo tanto, la

educación en ciencias en la escuela primaria se presenta como una etapa fundamental para potenciar las

bases del pensamiento científico en los niños (Furman y Podestá, 2009:24).

La forma de pensar y construir ideas en ciencias ha sido uno de los fundamentos centrales de la

inclusión de las ciencias en el curriculum debido a su potencial relevancia a la hora de fortalecer el

intelecto; es decir, por la posibilidad de desarrollar en los estudiantes mecanismos de razonamiento

poderosos para entender y modificar su entorno, brindado herramientas centrales del pensamiento crítico

(DeBoer, 1991:23). En nuestro país, los Núcleos de Aprendizajes Prioritarios del Área de Ciencias

Naturales (Consejo Federal de Cultura y Educación -CFE-, 2004) especifican diferentes estrategias de

pensamiento científico que la escuela debe promover en los alumnos, tales como la capacidad de hacerse

preguntas sobre un fenómeno y anticipar respuestas, la realización de exploraciones sistemáticas guiadas

por el docente o la realización y reiteración de sencillas actividades experimentales con la posibilidad de

comparar sus resultados y confrontarlos con los de otros compañeros, entre otros.

Sin embargo, numerosos estudios dan cuenta de que la enseñanza de las ciencias en la escuela

primaria en nuestro país y la región Latinoamericana en general, sigue un modelo mayormente

transmisivo, en el que los conocimientos científicos se presentan como acabados, dejando de lado los

modos de pensamiento característicos de la ciencia y el modo en que dichos conocimientos fueron

construidos (Furman 2012:15; Valverde y Näslund Halley, 2010:32). En línea con las investigaciones, el

componente de ciencias del Segundo Estudio Regional Comparativo y Explicativo (SERCE), que evalúa

a alumnos de 3° y 6° grado de América Latina y el Caribe, mostró que del total de la región, solamente

el 11,4% de los estudiantes de 6° grado alcanzaron el nivel III de desempeño, definido por la capacidad

de “explicar situaciones cotidianas basadas en evidencias científicas, utilizar modelos descriptivos para

interpretar fenómenos del mundo natural, y plantear conclusiones a partir de la descripción de

actividades experimentales” (UNESCO, 2009:60).

Bajo el paradigma constructivista conviven diferentes modelos de enseñanza de la ciencia y las

investigaciones en didáctica demuestran que la organización de las actividades o estrategias que

conducen al aprendizaje significativo está lejos de ser evidente o univoca (Campanario y Moya,

1999:179). Sin embargo según Gil (1994:17) uno de los mayores problemas que enfrenta la enseñanza

de la ciencia es el abismo entre las situaciones de enseñanza y aprendizaje y el modo en el que se

construye conocimiento científico. Por lo que una de las propuestas para hacer frente a este problema de

la enseñanza de las ciencias se refleja en el modelo didáctico conocido como modelo por indagación

(Inquiry-based instruction) o investigación dirigida y propone el aprendizaje de las ciencias como una

investigación dirigida de situaciones problemáticas de interés (Gil, 1994:17) fomentando el desarrollo de

estrategias de pensamiento científico integradas con el aprendizaje de conceptos de las disciplinas y

situando a los alumnos en un lugar de activos generadores de conocimiento escolar, bajo la guía cercana

del docente (Furman y Podestá 2009:25; Harlen, 2000; Porlán, 1999). De esta forma se proponen

estrategias de enseñanza que tengan puntos de anclaje en los modos auténticos de producir ciencia,

reflejando aspectos claves de la naturaleza de la ciencia y guiando a los alumnos en la indagación del

mundo natural (Brown, 1992:141; Furman y Podestá, 2009), de modo tal de propiciar una construcción

gradual y progresiva de una “manera” de conocer coherente con la de la ciencia.

Gil (1994:17) considera los siguientes tres elementos que deben estar presentes en una propuesta

de indagación: a) sugerir situaciones problemáticas abiertas, b) propiciar el trabajo científico en equipos

de estudiantes y las interacciones entre ellos, c) asumir por parte del profesor una tarea de

experto/director de investigaciones. El modelo de indagación representa un amplio abanico de

posibilidades de instrucción. Una de las posibilidades de variación de estas propuestas se relaciona con

lo que Schwab (1966) ha llamado nivel de apertura; es decir, el nivel de decisión del alumno en la

realización de la investigación. Por lo que, en relación a quién toma la decisión sobre: a) la pregunta a

investigar, b) el camino a seguir para contestar la pregunta, c) los datos a recolectar y su análisis, se han

clasificado las propuestas de indagación en tres grandes grupos: indagación estructurada, indagación

guiada o indagación abierta (Herron, 1971:171). En la indagación estructurada el docente brinda paso a

paso las instrucciones para realizar la indagación. Los estudiantes deben decidir qué registrar para

contestar la pregunta y luego analizar los datos obtenidos. En la propuesta de indagación guiada se suma

el diseño por parte de los alumnos de cómo contestar la pregunta de investigación dada; es decir, la

planificación del proceso por el cual obtendrán datos para responder la pregunta. Por último, en la

indagación abierta los estudiantes toman casi todas las decisiones por sí mismos, el docente propone un

tema y los alumnos deciden la pregunta, el proceso y qué datos recolectar.

Existe una larga trayectoria de investigaciones que apuntan a identificar puntos claves de las

distintas estrategias de enseñanza de habilidades de pensamiento científico. Investigadores del campo de

la psicología cognitiva han realizado numerosos estudios que apuntan al desarrollo de habilidades

específicas (como por ejemplo el control de variables) en situaciones controladas que sirven de base

para la aplicación y análisis en contextos reales de aulas (Zimmerman, 2007:172). Zimmerman

(2007:172) sostiene que el pensamiento científico involucra una serie de complejas habilidades

cognitivas y metacognitivas y que el desarrollo y consolidación de estas habilidades requiere de una

gran práctica y ejercitación, por lo tanto deben profundizarse los estudios relacionados con prácticas que

las potencien. Metz (2004:219) afirma que el desarrollo del pensamiento científico es un proceso lento,

con avances y retrocesos que dependen del contexto y de los modelos de enseñanza que se utilicen. Por

lo que es necesario realizar propuestas que den cuenta del impacto de distintos niveles de abertura de las

intervenciones, del grado de estructuración de las propuestas, del énfasis en el análisis metacognitivo por

parte del alumno, entre otros. Este estado de la cuestión pone en evidencia la importancia de desarrollar

investigaciones que permitan comprender mejor el proceso de diseño e implementación de propuestas de

enseñanza que favorezcan el desarrollo de pensamiento científico en los alumnos en el contexto real de

la escuela primaria.

Objetivo General

Analizar el efecto de una propuesta de indagación guiada en el aprendizaje de habilidades de

pensamiento científico en alumnos de segundo ciclo de escuela primaria tomando como caso de estudio

un grupo de alumnos de 4to año de una escuela primaria de gestión pública de la ciudad de Mar del

Plata, Argentina.

Objetivos particulares

1. Evaluar el grado de desarrollo de habilidades científicas, en particular la planificación de

diseños experimentales sencillos y la interpretación de evidencias empíricas presentes en un grupo de

alumnos de 4to año de una escuela pública.

2. Diseñar e implementar una propuesta de enseñanza de indagación escolar guiada en el

contexto real del aula.

3. Analizar el efecto de la propuesta de indagación en el desarrollo de las habilidades para

elaborar diseños experimentales sencillos e interpretar evidencias empíricas en el grupo de alumnos

participante.

Encuadre Metodológico

Con el objetivo de conocer el impacto de la propuesta de indagación guiada sobre el aprendizaje

de habilidades de pensamiento científico de los alumnos, se realizó un estudio cuasi-experimental y

longitudinal con componentes cuantitativos y cualitativos, tomando como caso de estudio un grupo de

alumnos de 4to grado de una escuela pública primaria de la ciudad de Mar del Plata. Se llevó adelante

un diseño pre-post con grupo cuasi-control, ya que la división en dos grupos no es aleatoria, sino que

queda establecida por el grupo de alumnos pertenecientes a una u otra clase (León y Montero, 2002:34).

PRE-TEST

POST-TEST

Instrucción

Específica

Figura 1: Diseño metodológico

PRE-TEST

POST-TEST

Grupo Experimental Grupo control

TEST DE

SEGUIMIENTO

En esta investigación se evaluó el nivel de desarrollo de habilidades científicas de un grupo de

alumnos (grupo experimental) antes y después de una intervención educativa, diseñada específicamente

para promover el desarrollo de la habilidad de planificar experimentos científicos y de interpretar

resultados. En paralelo se evaluaron estas habilidades en un grupo de niños (grupo control) de la misma

escuela, del mismo año y en los mismos tiempos que el grupo experimental, con el objetivo de comparar

el nivel de desarrollo de las habilidades evaluadas en ambos grupos. Además se realizó una evaluación

de seguimiento en el grupo experimental para indagar el sostenimiento de los aprendizajes en el tiempo;

es decir, si los niveles de habilidades alcanzados se modifican luego de 8 meses. Se esquematiza el

diseño descripto en la Figura 1.

Para evaluar la habilidad de planificar experimentos se utilizaron problemas de ciencias

naturales, con resolución abierta, relatados como historias simples y contextualizadas en situaciones

cotidianas, cercanas a la realidad de los alumnos, en los que se incluye una pregunta a investigar. Se les

pidió a los alumnos plantear un camino para responder la pregunta investigable mediante un dibujo y un

pequeño párrafo explicativo detallando todos los materiales y pasos para resolverla.

Participantes: Se trabajó con 2 grupos de alumnos, de edades comprendidas entre 9 y 10 años

(4° grado) pertenecientes a una escuela primaria de gestión pública de la ciudad de Mar del Plata. Esta

institución fue elegida por ser una escuela perteneciente al Proyecto de Extensión Laboratorios

conciencia de la Universidad de Mar del Plata (UNMdP), lo que implica un compromiso institucional en

la mejora de la enseñanza de las ciencias naturales en el marco del Proyecto mencionado.

Se trabajó en paralelo con dos grupos de alumnos, uno denominado grupo experimental (n=30) al

que se aplicó la intervención educativa (es decir, que trabajaron con la secuencia didáctica durante 8

semanas) y otro denominado grupo control, (n =30) en el que los alumnos siguieron trabajando de

manera habitual en el área de ciencias naturales.

Análisis de resultados: para conocer el impacto de la propuesta en el desarrollo de la habilidad de

diseño experimental se establecieron 4 niveles de desempeño: nivel 1: ausente, nivel 2: incipiente, nivel

3: en desarrollo y nivel 4: avanzado (Tabla 1). Dichos niveles surgieron de un análisis preliminar de las

respuestas de los alumnos en las evaluaciones diagnósticas, combinado con la identificación de aspectos

clave que forman parte de la habilidad de diseño experimental (Zimmerman, 2007:172). El nivel

avanzado (nivel 4) es nuestro nivel de referencia, es decir que es el nivel óptimo al que, de acuerdo a la

investigación y los marcos curriculares, se espera que puedan llegar los alumnos de esta edad. Este nivel

implica la capacidad de los niños de elaborar comparaciones entre dos condiciones que diferían en la

variable a evaluar, junto con la mención a un modo de evaluar/medir el efecto de dicha variable, y la

referencia a otras variables o condiciones experimentales que debían permanecer constantes para que el

diseño fuera válido. Dos observadores independientes clasificaron las respuestas de los niños luego de

consensuar los criterios. Para el análisis estadístico de los datos se utilizó el programa SPSS (Statistical

Package for the Social Sciences).

Tabla 1: Niveles de habilidades de diseño experimental. Con el fin de analizar las respuestas de

los alumnos se establecieron diferentes niveles de desempeño para la habilidad de diseño experimental.

Resultados preliminares

En esta instancia se muestran los resultados preliminares analizados. Por el momento nuestros

resultados muestran que la secuencia didáctica basada en el modelo de indagación guiada permitió un

avance significativo en el desarrollo de los alumnos de habilidades científicas específicas de diseño

experimental (Figura 2). En el grupo control no hubo diferencias significativas entre los niveles de

desempeño de los alumnos en las evaluaciones pre y post (Figura 2a) mostrando, por un lado, que el

trabajo habitual de los niños en las clases de ciencias no tuvo incidencia en el desarrollo de la habilidad

evaluada, y confirmando un nivel similar de dificultad para las evaluaciones tomadas al inicio y al final

de la intervención.

Por su parte, como se observa en el Figura 2b, el grupo experimental, que trabajó con las

secuencias guiadas, mostró cambios significativos en el desempeño de los alumnos luego de la

intervención. Un 66, 3% de alumnos alcanzaron los niveles 3 (en desarrollo) y 4 (avanzado). Estos datos

muestran que el trabajo con las secuencias propuestas permitió a los alumnos aprender aspectos

fundamentales de las habilidades científicas de diseño experimental. Un dato relevante en este sentido es

que sólo el grupo de alumnos que participaron de la instrucción con secuencias guiadas fueron capaces

de plantear un diseño de nivel avanzado (nivel 4), pudiendo planificar caminos lógicamente correctos

para responder a una pregunta de investigación sencilla. Esto muestra que lograron pensar en una forma

de comparación entre dos situaciones en las que se modifica una única variable, pudieron realizar una

medición para establecer las diferencias entre ambas y plantearon el control de algunas de las variables

en ambas situaciones. Esto es interesante de remarcar dado que este nivel de desempeño estuvo ausente

tanto en el grupo experimental al inicio de la investigación como en el grupo control, tanto al inicio

como al final.

Figura 2: Nivel de desempeño en la habilidad de diseño experimental. Porcentaje de respuestas

de los alumnos categorizadas en 4 niveles según el grado de desarrollo de habilidades científicas

relacionadas con diseño experimental. Nivel 1: Ausente. Nivel 2: Incipiente. Nivel 3: En desarrollo.

Nivel 4: Avanzado. a: Resultados obtenidos en el grupo control (n=30). No presentan diferencias

significativas entre el pretest y postest. b: Resultados obtenidos en el grupo experimental (n=30),

presenta diferencias significativas entre la instancia pretest y postest (xi-cuadrado=28.634, p<0.001).

El estado inicial de ambos grupos, instancia pretest del grupo control e intervención, no presentó

diferencias significativas (xi- cuadrado=0.624, p=0.732).

Consideraciones finales

Actualmente entre los contenidos mínimos de ciencias naturales que la escuela primaria debe

promover se destacan los modos de pensar que se ponen en juego en la construcción de conocimiento en

esta área. En este sentido, diferentes autores convergen en la necesidad de generar investigaciones que

permitan dar evidencias sobre el tipo de estrategias didácticas que favorecen el desarrollo del

pensamiento científico desde la escuela primaria y enriquecer así el actual debate acerca de cuán guiadas

deben ser las propuestas de trabajo con los niños, sobre cuál debe ser el contenido de dichas propuestas,

sobre la edad adecuada para el aprendizaje de las diferentes habilidades o sobre los tiempos de

instrucción necesarios para generar un aprendizaje significativo, entre otros (Zimmerman, 2007:172).

Nuestros resultados colaboran en la búsqueda de respuestas a estos interrogantes, permitiéndonos

afirmar que el trabajo a partir de una secuencia guiada en la que se parte de situaciones problemáticas de

ciencias naturales cercanas a la realidad de los alumnos permitió un avance hacia niveles más complejos

de pensamiento científico en alumnos de escuela primaria. Este trabajo, también toma relevancia en

tanto nos muestra evidencias de la posibilidad de llevar a cabo, en contextos reales de aula, una

propuesta de enseñanza de habilidades científicas que puede desarrollarse en un tiempo acorde con las

demandas del currículo escolar, dando resultados alentadores en términos del aprendizaje de los alumnos

de una habilidad científica fundamental como el diseño experimental. Esta relevancia aumenta si lo

consideramos en el marco de un currículo como el de la provincia de Buenos Aires, jurisdicción donde

se realizó la investigación, que apuesta a la enseñanza de los modos de conocer de la ciencia como parte

de las situaciones de enseñanza que la escuela debe generar, ya que permite avanzar con el diseño de

secuencias de trabajo ancladas en distintos temas del currículo que respondan a esta necesidad.

Actualmente se está trabajando en el análisis de las entrevistas realizadas a los alumnos de manera tal de

profundizar la evaluación de los resultados presentados aquí.

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